Hidrolik akümülatör - Hydraulic accumulator

Bir hidrolik akümülatör , sıkıştırılamaz bir hidrolik sıvının harici bir mekanik enerji kaynağı tarafından uygulanan basınç altında tutulduğu bir basınç depolama rezervuarıdır . Dış kaynak bir motor, yay , yükseltilmiş ağırlık veya sıkıştırılmış bir gaz olabilir . Bir akümülatör, bir hidrolik sistemin daha az güçlü bir pompa kullanarak aşırı taleplerle başa çıkmasını, geçici bir talebe daha hızlı yanıt vermesini ve titreşimleri yumuşatmasını sağlar. Bir tür enerji depolama cihazıdır.

Hidropnömatik akümülatörler olarak da adlandırılan sıkıştırılmış gaz akümülatörleri, en yaygın tiptir.

Akümülatör türleri

Kuleler

William Armstrong'un hidrolik havuz makinelerinin ilk akümülatörleri , basit yükseltilmiş su kuleleriydi . Bu kulelerin tepesindeki tanka buhar pompaları ile su pompalanmıştır. Rıhtım makineleri hidrolik güç gerektirdiğinde , suyun yerden yüksekliğinin hidrostatik yükü gerekli basıncı sağlıyordu.

Bu basit akümülatörler son derece uzundu. Örneğin, 1852'de inşa edilen Grimsby Dock Tower , 309 fit (94 m) yüksekliğindedir. Boyutlarından dolayı maliyetliydi ve bu nedenle on yıldan daha kısa bir süre için inşa edildi. Aynı sıralarda John Fowler , New Holland yakınlarındaki feribot iskelesinin inşası üzerinde çalışıyordu, ancak kötü zemin koşulları yüksek bir akümülatör kulesinin inşa edilmesine izin vermediği için benzer hidrolik gücü kullanamadı. Grimsby açıldığında, Armstrong New Holland'da kullanılmak üzere daha karmaşık, ancak çok daha küçük, ağırlıklı akümülatörü geliştirdiği için çoktan modası geçmişti. 1892'de orijinal Grimsby kulesinin işlevi, Fowler'ın tavsiyesi üzerine, bitişik bir rıhtımda daha küçük ağırlıklı bir akümülatör ile değiştirildi, ancak kule bugüne kadar iyi bilinen bir dönüm noktası olarak kaldı.

Diğer kalan kuleler bitişik birini içeren Doğu Float içinde Birkenhead , İngiltere ve Bramley-Moore Dock, Liverpool, İngiltere bulunan başka. İkinci kule, Everton FC için yeni bir futbol stadyumunun inşası ile ilişkili alanın önerilen geliştirme planlarının bir parçası olarak yenilenecektir.

Yükseltilmiş ağırlık

Yükseltilmiş bir ağırlık akümülatörü, hidrolik hatta bağlı sıvı içeren dikey bir silindirden oluşur. Silindir, üzerine pistona aşağı doğru bir kuvvet uygulayan ve böylece silindirdeki sıvıyı basınçlandıran bir dizi ağırlığın yerleştirildiği bir piston tarafından kapatılır. Sıkıştırılmış gaz ve yaylı akümülatörlerin aksine, bu tip, silindirdeki sıvı hacmine bakılmaksızın, boşalana kadar neredeyse sabit bir basınç sağlar. (Kalan sıvının ağırlığındaki düşüş nedeniyle silindir boşaldıkça basınç biraz düşecektir.)

Bu tür bir akümülatörün çalışan bir örneği , Bristol Harbour'daki hidrolik makine dairesinde bulunabilir . Orijinal 1887 akümülatör kulesinde yerinde, 1954'te harici bir akümülatör eklendi ve bu sistem Cumberland Basin (Bristol) kilit kapılarına güç sağlamak için 2010 yılına kadar kullanıldı . Su, limandan bir başlık tankına pompalanır ve daha sonra yerçekimi ile pompalara beslenir. Çalışma basıncı, Bristol Limanı'nın vinçlerine, köprülerine ve kilitlerine güç sağlamak için kullanılan 750 psi'dir (5,2 MPa veya 52 bar ) .

Orijinal işletim mekanizması Tower Bridge , Londra , ayrıca akümülatör bu tür kullanılır. Artık kullanılmamasına rağmen, altı akümülatörden ikisi hala köprünün müzesinde yerinde görülebilir .

Regent's Canal Dock, şimdi adı Limehouse Basin olan, 1869'dan kalma bir hidrolik akümülatörün kalıntılarına sahiptir; bu, dünyadaki bu türden en eski tesisin bir parçası, ikinci rıhtımda , ilk olarak listelenen , Poplar Dock'tan daha sonra kurulmuştur. yanlış bir şekilde Londra ve Blackwall Demiryolu için bir sinyal kutusu olarak , doğru bir şekilde tanımlandığında, şu anda feshedilmiş olan London Docklands Development Corporation tarafından turistik bir cazibe merkezi olarak restore edildi . Artık Canal & River Trust'a ait olan otel, her yıl eylül ayının üçüncü hafta sonu düzenlenen Londra Açık Ev Hafta Sonu'nun havzasındaki Dockmaster Ofisine ve öğleden sonraları başvuru yapan büyük gruplara açıktır .

Londra, on dokuzuncu yüzyılın ortalarından itibaren kapsamlı bir kamu hidrolik güç sistemine sahipti ve nihayet 1970'lerde Londra Hidrolik Güç Şirketi tarafından işletilen 5 hidrolik güç istasyonuyla kapandı . Demiryolu malları tersaneleri ve rıhtımları genellikle kendi ayrı sistemlerine sahipti.

Hava dolu akümülatör

Dikey bakır akümülatörlü buharlı itfaiye aracı

Basit bir akümülatör biçimi, hava ile dolu kapalı bir hacimdir. Çoğunlukla genişletilmiş çaplı dikey bir boru kesiti yeterli olabilir ve kendini hava ile doldurur, borular doldukça hapsolur.

Bu tür akümülatörler tipik olarak, yüksek basınçlı gaz ile önceden doldurulamadıklarından önemli güç depolamak için yeterli kapasiteye sahip değildirler, ancak basınçtaki dalgalanmaları absorbe etmek için bir tampon görevi görebilirler. Pistonlu pompalardan beslemeyi yumuşatmak için kullanılırlar. Diğer bir kullanım, su darbesini sönümlemek için bir amortisör olarak kullanılmasıdır , bu uygulama çoğu ram pompasının ayrılmaz bir parçasıdır . Hava kaybı, etkinlik kaybına neden olacaktır, eğer hava zamanla kaybolacaksa, tasarım onu ​​yenilemek için bir yol içermelidir.

Sıkıştırılmış gaz (veya gaz yüklü) kapalı akümülatör

Mesane tipi bir hidrolik akümülatör. Sıvı, sızdırmaz kabuğun içindeki havayı sıkıştırarak genişleyen iç lastik keseyi doldurur.
Pistonlu akümülatör
Citroën'in hidropnömatik süspansiyon sistemi için kullanılan ayırt edici yeşil küresel akümülatörlerinden ikisini gösteren Citroën XM motor bölmesi

Sıkıştırılmış bir gaz akümülatörü, elastik bir diyaframla, tamamen kapalı bir iç lastikle veya yüzen bir pistonla ayrılmış iki hazneli bir silindirden oluşur. Bir hazne sıvıyı içerir ve hidrolik hatta bağlıdır. Diğer bölme , hidrolik sıvı üzerinde sıkıştırma kuvveti sağlayan, genellikle basınç altında olan bir inert gaz (tipik olarak nitrojen ) içerir . Oksijen ve yağ, yüksek basınç altında birleştiğinde patlayıcı bir karışım oluşturabileceğinden inert gaz kullanılır . Sıkıştırılmış gazın hacmi değiştikçe, gazın basıncı (ve akışkan üzerindeki basınç) tersine değişir.

Düşük basınçlı su sistemi için, su genellikle tankın içindeki kauçuk bir keseyi doldurur (resimde), aksi takdirde korozyona dirençli olması gereken tankla teması önler. Hidrolik sistemler gibi yüksek basınçlı uygulamalar için tasarlanan üniteler genellikle çok yüksek bir basınca (sistem çalışma basıncına yaklaşarak) önceden doldurulur ve sistem basıncı düşük olduğunda bu iç basınçtan mesane veya membranın zarar görmesini önlemek için tasarlanmıştır. Mesane tipleri için bu, genellikle mesanenin gazla doldurulmasını gerektirir, böylece sistem basıncı sıfır olduğunda, mesane, gaz yükü tarafından ezilmek yerine tamamen genişler. Sistem basıncı düşükken mesanenin cihazdan dışarı çıkmaya zorlanmasını önlemek için, tipik olarak mesaneye takılı ve girişe bastıran ve sızdırmaz hale getiren bir anti-ekstrüzyon plakası veya girişte kapanan yaylı bir plaka vardır. mesane buna karşı baskı yapar.

Akümülatörün gaz tarafına bir gaz tüpü bağlayarak akümülatörün gaz hacmini artırmak mümkündür. Sistem basıncında aynı salınım için bu, akümülatör hacminin daha büyük bir kısmının kullanılmasıyla sonuçlanacaktır. Basınç çok geniş bir aralıkta değişmezse, bu, ihtiyaç duyulan akümülatörün boyutunu küçültmenin uygun maliyetli bir yolu olabilir. Akümülatör piston tipinde değilse, mesane veya membranın beklenen herhangi bir aşırı basınç durumunda hasar görmemesine dikkat edilmelidir, birçok mesane tipi akümülatör, mesanenin basınç altında ezilmesine tahammül edemez.

Değişken hatveli pervanelerde kullanılmak üzere Jean Mercier tarafından sıkıştırılmış bir gaz akümülatörü icat edildi .

Yay tipi

Yay tipi bir akümülatör, sıkıştırma kuvvetini sağlamak için ağır bir yay (veya yaylar) kullanılması dışında, yukarıdaki gaz yüklü akümülatöre çalışma açısından benzerdir. Hooke yasasına göre, bir yayın uyguladığı kuvvetin büyüklüğü, uzunluk değişimiyle doğrusal orantılıdır. Bu nedenle yay sıkıştıkça akışkan üzerine uyguladığı kuvvet doğrusal olarak artar.

Metal körük tipi

Metal körüklü akümülatörler, elastik diyafram veya yüzer pistonun hava geçirmez bir şekilde kapatılmış kaynaklı metal körüklerle değiştirilmesi dışında sıkıştırılmış gaz tipine benzer şekilde çalışır . Akışkan, körüğün içinde veya dışında olabilir. Metal körük tipinin avantajları arasında, son derece düşük yay oranı, gaz şarjının basınçta çok az değişiklik ile tüm işi yapmasına izin veren, kasa hacminin verimli kullanımına izin veren uzun bir strok ve körükler inşa edilebilir. mesane tipi bir ayırıcıyı ezebilecek önemli aşırı basınca dirençli olması. Kaynaklı metal körüklü akümülatör, son derece yüksek seviyede akümülatör performansı sağlar ve geniş bir yelpazede sıvı uyumluluğu sağlayan geniş bir alaşım yelpazesi ile üretilebilir. Bu türün diğer avantajları, yüksek basınçlı çalışma ile ilgili sorunlarla karşılaşmaması, çok yüksek veya düşük sıcaklıklara veya belirli agresif kimyasallara dirençli olacak şekilde inşa edilebilmesi ve bazı durumlarda önemli ölçüde daha uzun ömürlü olabilmesidir. Metal körükler, diğer yaygın üretim türlerinden önemli ölçüde daha maliyetli olma eğilimindedir.

Bir akümülatörün işleyişi

Modern, genellikle hareketli hidrolik sistemlerde tercih edilen öğe, gaz yüklü bir akümülatördür, ancak basit sistemler yaylı olabilir. Bir sistemde birden fazla akümülatör olabilir. Her birinin kesin türü ve yerleşimi, etkileri ve üretim maliyetleri nedeniyle bir uzlaşma olabilir.

Pompanın yakınına, pompaya geri akışı önleyen çek valfli bir akümülatör yerleştirilmiştir. Pistonlu pompalarda bu akümülatör, çok pistonlu pompadan gelen enerji titreşimlerini emmek için ideal konuma yerleştirilir . Ayrıca, sistemi sıvı darbesinden korumaya yardımcı olur . Bu, sistem bileşenlerini, özellikle boru tesisatını, her iki potansiyel yıkıcı kuvvetlerden korur.

Ek bir fayda, pompa düşük talebe maruz kaldığında depolanabilen ek enerjidir. Tasarımcı, daha küçük kapasiteli bir pompa kullanabilir. Önemli miktarda sıvı gerektiren büyük bir uçakta iniş takımı gibi sistem bileşenlerinin büyük gezintileri de bir veya daha fazla akümülatörden yararlanabilir. Bunlar, kısıtlamaların üstesinden gelmeye yardımcı olmak ve uzun boru hattı çalışmalarından sürüklenmek için genellikle talebe yakın yerleştirilir. Bir boşaltma akümülatöründen enerji çıkışı, kısa bir süre için, büyük pompaların bile üretebileceğinden çok daha büyüktür.

Bir akümülatör, pompa sürekli olarak açılıp kapatılmadan, hafif sızıntıların olduğu dönemler için sistemdeki basıncı koruyabilir. Sıcaklık değişiklikleri basınç dalgalanmalarına neden olduğunda, akümülatör onları emmeye yardımcı olur. Boyutu, aksi takdirde küçük bir sabit sistemde kilitlenebilecek sıvının emilmesine yardımcı olur ve valf düzenlemesi nedeniyle genişleme alanı yoktur.

Bir akümülatördeki gaz ön şarjı, ayırma kesesi, diyafram veya piston, çalışan silindirin her iki ucuna ulaşmayacak veya çarpmayacak şekilde ayarlanır. Tasarım ön yüklemesi normalde hareketli parçaların uçları kirletmemesini veya sıvı geçişlerini engellememesini sağlar. Yetersiz ön şarj bakımı, çalışan bir akümülatörü bozabilir. Düzgün tasarlanmış ve bakımı yapılmış bir akümülatör yıllarca sorunsuz çalışmalıdır.

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar